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Publicação
Development of a generic topical dosage form using Design of Experiments (DoE): optimizing formulation and process parameters for enhanced efficacy and quality
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Resumo(s)
Semi–solid dosage forms constitute a significant proportion of pharmaceutical dosage forms. They serve as a vehicle for drug delivery typically administered through the skin. Their unique properties allow them to adhere to the application surface and remain there for extended periods. As semi–solid formulations, ointments are primarily used to provide protective and emollient effects on the skin and deliver the desired treatment for specific conditions. For the development of generic topical products, it is mandatory to ensure therapeutic equivalence by matching the reference product both qualitatively (Q1, with the same components), and quantitatively (Q2, with the same components and concentrations).
The objective of this study was to develop a generic topical product with a therapeutic equivalence to a commercialized ointment product, employing the Quality by Design (QbD) approach to guarantee the quality of the desired product target. The first step consisted of identifying the critical properties (emollient concentration) and their process parameters (mixing time and rate) concerning product development. Secondly, a screening test was conducted to determine the emollient concentration range (30–35%, w/w) for further studies. Then, a risk assessment was conducted to evaluate the most critical factors: emollient concentration, mixing rate, and time.
A central composite design was then performed to analyze the effects of the independent variables. The characterization of the ointment formulations was carried out according to a guideline provided by the European Medicine Agency (EMA), assessing physical properties, including rheological behaviour, and product performance. The results of the three–factor studies demonstrated that emollient concentration was the critical parameter influencing the quality attributes of the design of experiments formulations.
An optimization design was conducted using Design–Expert® 13 software to achieve the final formulations (FF) composition. Accordingly, six final formulations (FF 1– FF 6) were prepared comprising emollient concentrations between 30.000 and 34.054%, w/w, mixing rates of 200 to 360 rpm, and mixing times between 40 and 60 minutes.
The final formulation (FF 1) of this study was then tested on a 0.5 kg laboratory scale, revealing discrepancies in product performance during the scaling process from 50 g to 0.5 kg. The findings demonstrate that the final formulation successfully achieved therapeutic equivalence to the reference product. The comparable outcomes suggest that the final formulation can potentially offer an alternative therapeutic option to the commercialized product.
Formas farmacêuticas semi–sólidas constituem uma proporção significativa das formas farmacêuticas. Atuam como um veículo para o transporte de medicamentos que são, tipicamente, administrados através da pele. As suas propriedades únicas permitem que se mantenham na superfície de aplicação durante longos períodos. As pomadas são semi–sólidas usados, principalmente, para fornecer efeitos protetores e emolientes na pele. Para o desenvolvimento de um producto tópico genérico é obrigatório garantir a equivalência terapêutica qualitativa (Q1, com os mesmos componentes) e quantitativa (Q2, com os mesmos componentes e concentrações). O objetivo deste estudo foi desenvolver um produto tópico genérico com equivalência terapêutica a uma pomada comercializada, utilizando uma abordagem Quality by Design (QbD) para garantir a qualidade do produto desejado. O primeiro passo consistiu em identificar as propriedades críticas (concentração de emoliente) e os parâmetros de processos (velocidade e tempo de agitação) de relativos ao desenvolvimento do produto. De seguida, um teste preliminar foi conduzido de forma a determinar uma gama de concentrações de emoliente para estudos futuros. Posteriormente, foi realizada uma avaliação de risco para avaliar os fatores mais críticos: concentração de emoliente, velocidade e tempo de agitação. Um desenho composto central foi então realizado para analisar os efeitos das variáveis independentes. A caracterização das formulações de pomada foi realizada segundo uma diretriz fornecida pela Agência Europeia de Medicamentos (EMA), no qual as propriedades físicas, incluindo o comportamento reológico, e desempenho do produto foram avaliadas. Os resultados do estudo dos três fatores demonstraram que a concentração de emoliente foi o parâmetro mais crítico, influenciando, assim, a qualidade das formulações. Um desenho de otimização foi realizado usando o software Design–Expert® 13, para obter a composição das formulações finais (FF). Foram preparadas seis formulações finais (FF1– FF 6) com concentrações de emoliente entre 30.000 e 34.054% m/m, velocidades de agitação de 200 a 360 rpm, e tempo de agitação entre 40 e 60 minutos. A formulação final (FF 1) foi testada numa escala laboratorial de 0.5 kg, o que revelou discrepâncias no desempenho do produto, de 50g para 0.5 kg. Os resultados demonstram que a formulação final alcançou com sucesso equivalência terapêutica do produto de referência. Os resultados sugerem que a formulação final pode potencialmente oferecer uma opção alternativa ao produto comercializado.
Formas farmacêuticas semi–sólidas constituem uma proporção significativa das formas farmacêuticas. Atuam como um veículo para o transporte de medicamentos que são, tipicamente, administrados através da pele. As suas propriedades únicas permitem que se mantenham na superfície de aplicação durante longos períodos. As pomadas são semi–sólidas usados, principalmente, para fornecer efeitos protetores e emolientes na pele. Para o desenvolvimento de um producto tópico genérico é obrigatório garantir a equivalência terapêutica qualitativa (Q1, com os mesmos componentes) e quantitativa (Q2, com os mesmos componentes e concentrações). O objetivo deste estudo foi desenvolver um produto tópico genérico com equivalência terapêutica a uma pomada comercializada, utilizando uma abordagem Quality by Design (QbD) para garantir a qualidade do produto desejado. O primeiro passo consistiu em identificar as propriedades críticas (concentração de emoliente) e os parâmetros de processos (velocidade e tempo de agitação) de relativos ao desenvolvimento do produto. De seguida, um teste preliminar foi conduzido de forma a determinar uma gama de concentrações de emoliente para estudos futuros. Posteriormente, foi realizada uma avaliação de risco para avaliar os fatores mais críticos: concentração de emoliente, velocidade e tempo de agitação. Um desenho composto central foi então realizado para analisar os efeitos das variáveis independentes. A caracterização das formulações de pomada foi realizada segundo uma diretriz fornecida pela Agência Europeia de Medicamentos (EMA), no qual as propriedades físicas, incluindo o comportamento reológico, e desempenho do produto foram avaliadas. Os resultados do estudo dos três fatores demonstraram que a concentração de emoliente foi o parâmetro mais crítico, influenciando, assim, a qualidade das formulações. Um desenho de otimização foi realizado usando o software Design–Expert® 13, para obter a composição das formulações finais (FF). Foram preparadas seis formulações finais (FF1– FF 6) com concentrações de emoliente entre 30.000 e 34.054% m/m, velocidades de agitação de 200 a 360 rpm, e tempo de agitação entre 40 e 60 minutos. A formulação final (FF 1) foi testada numa escala laboratorial de 0.5 kg, o que revelou discrepâncias no desempenho do produto, de 50g para 0.5 kg. Os resultados demonstram que a formulação final alcançou com sucesso equivalência terapêutica do produto de referência. Os resultados sugerem que a formulação final pode potencialmente oferecer uma opção alternativa ao produto comercializado.
Descrição
Palavras-chave
Ointment generic topical product Quality by Design therapeutic equivalence rheological behaviour product performance